C語言解釋器的實作--存儲結構(一)

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  在一些小的程式裡，沒什麼必要添加記憶體管理子產品在裡面。但是對于比較複雜的代碼，如果需要很多的記憶體操作，那麼加入自己的記憶體管理是有必要的。至少有一些好處：能夠加快記憶體的申請和釋放；能夠輕松的查找記憶體洩露問題；能夠對整個軟體的記憶體消耗做一個比較精确的統計；對以後的優化有很大的好處等等。是以，在我的解釋器裡，我加入了一個簡單的記憶體管理子產品，仿造了記憶體池的做法。

  主要思想是這樣的：

  a.記錄所有的申請的記憶體

  b.當釋放記憶體時，記錄下來以供下次申請使用

  c.申請記憶體時，可以直接使用前面釋放過的記憶體

  為了達到以上的功能。我為申請記憶體的大小劃分粒度，例如：我得粒度這麼安排{16,32,64,128,...}那麼申請17個位元組的大小時候，我會申請32個位元組的大小。這樣子友善管理。并且為每個粒度建立一個可用記憶體的雙向連結清單。申請記憶體時，就可直接從這些連結清單頭中申請（即将一個節點從連結清單頭移除，作為被申請的空間，并插入到在使用的連結清單中），記憶體的釋放則是一個想法的過程。這些的存儲結構如下所示：

  （圖1.1 記憶體池的存儲結構）

typedef struct _pool_block{

    int size;

    void * data;

    struct _pool_block * next;

    struct _pool_block * pre;

}pool_block_t;

typedef struct _pool{

    int num_all;

    int num_free;

    pool_block_t * list_all;

    pool_block_t * list_free[POOL_ATOM_NUM];

}pool_t;

int pool_atom_tab[POOL_ATOM_NUM] = {

    32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, -1

};

  說明：

  a.記憶體的申請會按照pool_atom_tab數組中的大小對齊，比如申請10byte，那麼，我會申請32byte.

  b.為每個粒度儲存一個雙向連結清單，用于儲存被釋放的記憶體。如果要申請的記憶體超過8192，那麼我直接調用系統的malloc，釋放時，直接調用free.

  c.記憶體申請過程：到相應的粒度連結清單（list_free）中檢視是否有可用記憶體，如果有，直接将它從該list_free連結清單中移動到list_all連結清單。

  d.記憶體釋放過程：要釋放的記憶體必定儲存在list_all中，根據它的大小，把它移動到相應的list_free連結清單。

  e.pool_block_t結構被放置在申請記憶體的前面，則在釋放時，直接根據Buffer指針就可得到pool_block_t的位置，進而得到next和pre，快速的在連結清單中移動。

  棧在解釋器中用到的地方很多，不管是表達式的解析，還是代碼塊的解析，類型的解析，等等都用到了棧。是以不實作它是不可能的事，不過在資料結構中他是最簡單的了，無非就是申請一個空間，按一個一個的節點儲存進去，按一個一個的節點取出來。沒什麼技巧在裡面，隻是這個我讓棧的大小空間是自動增長和減小的，這麼做的目的是：棧的空間僅僅限制于記憶體的大小。但是，這麼做得缺點是，當棧的空間大小自動變化時，棧内的資料要被複制一遍，這務必會影響效率。但沒有辦法，暫時之能這樣了。唯一的辦法是在時間和空間上做一個選擇。

  棧的存儲結構如下：

  （圖1.2 棧的存儲結構）

typedef struct _stack{

    int item_len;

    int item_num;

    int stack_size;

    char *p;

}stack_t;

  item_len:   儲存每個節點的長度

  item_num:   棧中節點的個數

  stack_size: 棧中可儲存的節點個數

  p:          指向棧空間

  a.當節點的個數item_num大于stack_size,那麼必須重新申請空間，将原來的資料拷貝到新的空間。

  b.當節點的個數減小到一定的數量時，可以重新申請小的資料空間，釋放原來大的空間。

  hash由于其快速的查找能力而著稱，但是它太浪費記憶體了，是以用得的比較少，僅僅是在函數的調用時被使用。因為函數的調用是頻繁的，如果從頭查找函數，那将浪費很多的時間。這裡引入hash也是必要的。

#define HH_TAB_SIZE 128

typedef struct _hh_node{

    unsigned int hash, klen, dlen;

    void * key;

    struct _hh_node *next;

}hh_node_t;

typedef struct _hh_head{

    unsigned int node_num;

    hh_node_t *  node_list;

}hh_head_t;

typedef struct _hh_hash{

    hh_opts_t opts;

    hh_head_t tabs[HH_TAB_SIZE];

}hh_hash_t;

typedef struct _hh_opts{

    int (*cmp_key)(void *key1, void *key2);

    unsigned int (*get_hash)(void *key);

    void * (*new_key)(int);

    void * (*new_data)(int);

    void (*del_key)(void *key);

    void (*del_data)(void *data);

}hh_opts_t;